污灌土壤中重金屬形態及化學治理研究研析討論

丁新華 陳香 牛景麗

摘 要：在我國現代工業快速發展的同時土壤污染問題日益突出，工業廢棄物的排放導致土壤中的重金屬元素含量逐漸增加，不僅對土壤環境和生態環境造成了嚴重的破壞，同時也對人體健康產生了較大的影響。因此必須要充分了解污灌土壤所含重金屬元素形態特點，并在此基礎上加強對污灌土壤治理措施的研究，積極采用化學治理等措施來解決污灌土壤問題。

關鍵詞：污灌土壤;重金屬;形態特點

工業廢棄物中含有大量的重金屬元素，而這些廢棄物向土壤環境的直接排放導致重金屬進入并蓄積在土壤環境中，由于重金屬元素的毒性往往比較強，不僅會對土壤造成了污灌污染，而且其所產生的無機污染物還會進一步通過土壤進入到食物鏈中，對人類的健康構成了嚴重的威脅，因此必須高度重視對污灌土壤的治理問題，加強對重金屬在污灌土壤中的存在形態特點的研究，并采取有效的治理措施。

1 污灌土壤中重金屬現狀分析

隨著我國化工行業、采礦以及冶煉等現代工業的發展，以及在農業生產中化肥的過度實驗，導致土壤環境的重金屬污染問題日益加劇，嚴重影響了農業發展的可持續性，同時也破壞了整體生態環境，對人們的健康構成了嚴重的威脅。同時污灌土壤中的主要重金屬元素成分比較復雜，且難以降解和溶解，給治理修復帶來了較大的難度。

2 污灌土壤中重金屬形態分析

2.1 污灌土壤中重金屬形態特點

污灌土壤中所含的重金屬元素中有相當一部分是帶有電子層結構的過渡性金屬，此類金屬在土壤環境中主要呈現可變合價形態特點，一旦具備反應條件時就有可能產生氧化反應。同時其還有可能在污灌土壤環境中發生水解反應，進而使氫氧化合物形成[1]。此類金屬元素與無機酸也有可能發生化學反向并形成碳酸鹽活著硫化物等物質，而這些生產物在土壤中會逐漸蓄積，并嚴重影響土壤的功能。此外，污灌土壤中的重金屬也存在轉化為陽離子以及中心離子態的可能，并以分子型式向絡合物中轉移，在與有機物相互結合后生產新物質。污灌土壤中的重金屬元素在土壤環境中大多都會發生沉淀活著凝聚等反應，在此過程中會衍生出多種形態，丙醛一旦土壤環境發生進一步的改變時，這些化合物形態還會出現液相以及固相之間的轉化變化，而重金屬形態的特點將對其化學治理效果產生重要的影響，因此在選擇化學治理方式前要充分了解污灌土壤中重金屬的形態特征。

2.2 污灌土壤中重金屬生物有效性與其形態特點之間的關系分析

重金屬的不同形態特性對其生物利用性有較大的影響。重金屬的生物利用性指的是其可以被生物吸收以及利用的能力，而生物體在吸收重金屬后會出現中毒等現象。污灌土壤中的重金屬由于其形態比較復雜，因此在與各種載體結合以及對不同生物的有效性方面也存在著一定的差異。通常重金屬如呈可溶性形態時，其比較容易被生物吸收利用;而如果重金屬為有機結合態時，則其生物利用性較低。因此在對污灌土壤重金屬進行化學治理時也需要充分考慮重金屬形態特征與其生物利用性之間關系這一因素。

3 治理土壤重金屬污染的化學方法分析

3.1 研究腐植酸與土壤Cd吸附性的關系

污灌土壤中的鎘元素是一種具有較強毒性的重金屬，同時由于其能夠在土壤環境以及植物中遷移，會對人體健康造成嚴重的威脅，因此其是對污灌土壤重金屬進行化學治理時的一個重要目標。而降低土壤對Cd的吸附性則是治理污灌土壤的重要途徑。在研究腐植酸對土壤吸附Cd特性的影響時應選擇未受污染的土壤制備實驗樣本。在本次實驗中所采集的土壤樣品為0-20cn的地表層土壤，且應對樣品土壤進行風干以及過篩處理，經測定樣品的pH值達到了7.7以上，其有機質含量為1.26%，而陽離子的交換容量則達到了3.21cmol/kg。同時在本次實驗中的試劑主要為腐植酸，并采用了蒸餾水作為實驗用水。在研究中主要是通過恒溫吸附法來進行實驗，實驗時應首先進行不同濃度Cd溶液的配置，然后在離心管內加入土壤樣品，之后應在恒溫振蕩器上進行約90min的振蕩處理，并應在將上清液過濾后再對Cd濃度進行測定，作為吸附量計算的依據。

通過分析實驗數據發現Cd吸附在有無腐植酸加入的條件下均能夠滿足Freundlich方差要求。在25℃溫度條件下時，腐植酸的加入使土壤樣本增加了對Cd的吸附量，而隨著溶液溫度的進一步上升，吸附量呈現出下降的趨勢。同時，當腐植酸量增加時，樣品土壤吸附Cd量也隨之加大。而當樣品的pH值提高時，腐植酸的加入則能夠使土壤樣品吸附Cd的增加量降低。因此在化學治理中需要充分考慮溫度、pH值等因素，并應根據土壤的具體成分含量來確定相應的化學治理藥劑。

3.2 采用EDTA以及表面活性劑對污灌土壤重金屬進行洗脫治理研究

在對污灌土壤重金屬進行化學治理時，可以采用表面強化劑對EDTA進行強化，以提高其洗脫重金屬的效果。在研究中應選擇污灌土壤進行實驗樣品的制備，并要對其風干處理后再置于玻璃瓶內。實驗中的重要藥劑采用的是十二烷基氯酸鈉，并選擇蒸餾水作為實驗用水。在對污灌土壤樣品進行符合洗脫處理后，經測定，土壤樣品中的重金屬碳酸鹽結合態、交換態以及可溶態含量明顯下降，同時其有機結合臺以及氧化物結合態濃度也呈現出降低的趨勢，這說明土壤樣品中的重金屬生物利用性以及毒性均明顯下降。同時通過對實驗數據的分析還發現土壤樣品在經過復合沖洗處理后并未對磷含量造成影響，而含氮總量則出現了明顯的增加，因此說明綜合采用EDTA螯合劑與表面活性劑能夠對污灌土壤進行有效的修復治理。

3.3 采用saponin對污灌土壤重金屬進行洗脫治理研究

在對污灌土壤中重金屬進行化學治理時還可以采用saponin作為生物表面活性劑，并通過振蕩離心法等方法來開展研究分析。在采用該化學治理方法時，應首先提取含重金屬元素的污灌土壤樣品，然后分別向樣品中加入不同pH值、離子強度以及濃度的皂角苷表面活性劑，在完成解吸后則可以通過Tessier法等來測定污灌土壤樣品中重金屬形態及含量，并與解吸處理前的測定值進行對比分析。根據測定數據分析可以發現，當皂角苷表面活性劑濃度增加時，樣品中的重金屬解析率也同步提高。以污灌土壤中的Cd、Cu、Zn以及Pb等為例，這些重金屬元素在saponin濃度達到3%左右時的解吸率在95.1%、44.9%、20.3%以及83.5%左右，明顯超過了單純用表面活性劑和水的洗脫效果。同時還發現，當污灌土壤的pH值較高時會影響重金屬的解吸率，而saponin的離子強度變化則對不同的重金屬解吸率會產生不同的影響。如Cd和Cu的解吸率會隨saponin的離子強度的加大而出現下降的趨勢，但saponin的離子強度變化對Zn以及Pb元素的解吸率則沒有明顯的影響。在對污灌土壤進行洗脫處理后，其重金屬元素形態也發生的明顯的改變，其中Cd、Cu、Zn以及Pb等重金屬元素的有機態以及氧化物結合態下降，并形成了可溶態穩定絡合物，同時PB殘渣態的含量下降了約60%，而碳酸鹽結合態的含量也出現了50%左右的減少，這說明saponin能夠使土壤吸附重金屬率、重金屬的生物利用性以及毒性下降，是一種比較有效的化學治理方法。在治理實踐中還可以將saponin與檸檬酸等配合使用，以進一步提高對土壤重金屬的治理效果。

4 總結

污灌土壤中的重金屬治理是環境治理中的難點工作，其很難在短時間內被徹底解決。因此需要充分了解污灌土壤中重金屬的形態特征以及其與生物性之間的關系，并要結合我國污灌土壤中的主要金屬元素特點和污染程度等因素，積極探索有效的化學治理措施，以達到改善土壤環境，恢復土壤原有功能的目的，從而為人們的身體健康以及食品安全提供更加可靠的保障，并促進我國社會經濟的可持續性發展。

參考文獻：

[1]孫群，高娟.污灌土壤中重金屬形態及化學治理研究分析[J].中國標準化，2019（8）：246-247.

作者簡介：

丁新華（1974- ），男，河南省西平縣人，本科，工程師，西平縣環境監測站，環境治理。